太重煤机有限公司山西太原 030032
摘要：采煤机是煤矿井下机械化采煤工作落煤、装煤最主要的设备。在不同种类的采煤机中，采煤机具有采高范围较大，对煤层厚度、硬度、顶底板条件及煤层倾角等变化具有较强的适应性，它是目前国内煤矿使用很多的采煤机。本文主要对电牵引采煤机牵引机构存在问题及改进办法进行分析探讨。
关键词：电牵引采煤机；牵引机构；存在问题；改进办法
1、前言
随着煤炭需求的高速递增，综采设备逐步向机械化、自动化、智能化的方向迈进。采煤机由机械牵引、液压牵引发展到电牵引。随着采煤机牵引速度的提高，技术先进、工作可靠、维护管理简单的电牵引采煤机成为主流。若使综采工作面向无人全自动化方向迈进，受力最大、最易损的外牵引的可靠性设计，是提高采煤机开机率的关键。
2、采煤机的组成和牵引方式
2.1采煤机的组成
采煤机通常由截割部、牵引部、电动机和电气系统及辅助装置等众多部分构成。截割部是工作机构及其驱动装置的总称，它主要包括固定减速箱、摇臂和滚筒，是采煤机实现截煤、碎煤和装煤的部分。牵引部用在使采煤机沿工作面移动，主要有牵引驱动装置和牵引机构。电动机是采煤机的动力，为截割部、牵引部提供动力。辅助装置较多，主要有挡煤板、底托架、电缆拖曳装置、供水喷雾冷却装置及调高、调斜等装置。
2.2牵引方式
采煤机按牵引方式的不同可分为：钢丝绳牵引采煤机、链牵引采煤机和无链牵引采煤机。链牵引因其链条弹性变形，传动速度不均，可能会发生机器振动和断链事故，因此，也被无链牵引机构所取代。采用无链牵引，彻底消除了由于断链、跳链等导致的伤亡事故，工作面环境相对安全。
（1）无链牵引的优势。一是采煤机运行平稳，载荷均匀。二是能采用双牵引传动，提高牵引力，可以在倾角较大的条件下工作。三是能消除牵引链的事故，提高安全可靠性。四是能提高工作效率，把牵引力有效用于割煤作业上。五是可以实现工作面多机一并联合作业，提高工作面的单产效率。
（2）无链牵引的缺点。一是对工作面刮板输送机的弯曲和起伏条件要求很严，对矿区地质条件变化的适应性相对较差。二是使机道宽度增大，要求提高支架的控顶能力。因其机械传动结构较为复杂，调速和保护性能较差，目前机械牵引采煤机已经基本淘汰。液压传动是使用液压泵和液压马达组成的容积调速系统以驵动牵引机构。现在，国内大部分采煤机还是液压牵引。而电牵引是由单独的牵引电动机经齿轮传动驵动牵引机构的，按其牵引电动机的型式分为直流电牵引和交流电牵引。电牵引采煤机是目前我国采煤机发展的方向和必然趋势。
（3）电牵引采煤机的优点。一是电牵引部的调速、换向、过载保护和不同监控保护均由电气系统控制，机械部分比以前大大简化，大幅缩小了采煤机的体积；二是调速方便，调速范围很广，调速特性很好；三是传动效率高，比液压牵引提高近1/3，实现了高牵引速度；四是电牵引采煤机的故障较少，维修费用很低，发生故障时有准确清晰的显示，检查、维护、维修方便。
3、采煤机伤人事故及预防
因采煤机的生产作业空间很小，生产环境恶劣，可能出现伤人事故。伤人事故的类型主要有：滚筒割人，牵引链弹跳或折断打人，采煤机下滑，电缆车伤人等。尤其是采煤机的截煤滚筒很可能发生事故，生产实践的相关资料表明，滚筒伤人事故的发生在采煤机伤亡事故中有很多。采煤机的截齿是易损易耗部件，需要经常检查和更换。
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3.1使用采煤机要注意的问题
一是采煤机因故暂停时，必须打开隔离开关和离合器。二是更换截齿和滚筒上下3m以内有人工作时，一定要护帮护顶，切断电源，打开采煤机隔离开关和离合器，并对工作面输送机要进行闭锁。三是更换或检查截齿须转动滚筒时，不可以开动电动机转动，要在打开离合器的状态下用手扳转。四是为避免工作面片帮，砸伤更换截齿人员，更换截齿地点要尽可能在工作面上、下两端头，若一定要在工作面中间进行，必须注意顶板情况，确认安全可靠之后才能进行。五是检修采煤机，应防止检修中的机械碰撞、摩擦出现火花，避免发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸；拆卸、安装大件时，应避免发生事故，要保证起吊用具的安全可靠，生产环境优良，避免出现砸伤人员事故。六是在采煤机开动时，下方禁止站人或来回通过，避免采煤机下滑伤人。
3.2使用采煤机应注意的问题
（1）工作面如果遇到坚硬夹矸或黄铁矿结核时，要采取松动爆破措施进行处理，不得用采煤机强行截割；工作面倾角在15°以上时，一定要有可靠的防滑装置。
（2）采煤机一定要安装内、外喷雾装置。截煤要喷雾降尘，内喷雾压力要大于2MPa，外喷雾压力要大于1.5MPa，喷雾流量要与机型相匹配。若内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力要大于4MPa。没有水或喷雾装置损坏时一定要停机。
（3）采用动力载波控制的采煤机，在两台采煤机由一台变压器供电时，就应分别使用不同的载波频率，并保证一切的动力载波互不干扰。
（4）采煤机上的控制按钮，一定要设在靠采空区一侧，并加保护罩
（5）使用有链牵引采煤机时，在开机和改变牵引方向前，必须发出信号，只有在收到返向信号后，才能开机或改变牵引方向，防止牵引链跳动或断链伤人。必须经常检查牵引链及其两端的固定连接件，发现问题，及时处理。采煤机运行时，所有人员必须避开牵引链。
（6）一定要根据作业规程规定和设备技术性能要求操作、推进刮板输送机。
4、设计研究
在外牵引传动系统的设计中，根据煤矿的地质条件确定装机总功率，然后根据截割部和牵引部所需的比例进行功率分配。牵引部的功率确定后，根据电机转速和所需的牵引力和牵引速度确定牵引部的传动比，国产机组由于材料和热处理工艺的限制单级的传动比比国外的小。
各传动部件传递的转矩与电机的功率P、电机的转速n电机、牵引传动箱的传动比有关，所以外牵引的模数由电机功率和结构设计确定。因外牵引特别在过弯道、仰采、俯采、爬坡时受力比较复杂，所以在设计中齿轮应有足够的强度。根据齿轮的受力选择材料，外牵引的材料应选用Cr、Ni合金钢，通过热处理达到齿轮表面具有高的硬度，心部要有好的韧性，即耐磨能承受冲击载荷。外牵引的传动比不宜大，一方面是受结构尺寸限制，另一方面从寿命计算考虑。选择齿数时，应保证齿轮不发生根切，以免影响弯曲强度。对于高机面的采煤机中间的过轮因受交变载荷，应选择较多的齿数，来延长其使用寿命。外牵引的齿轮尽量采用正变位，提高齿面的接触强度和齿根的弯曲强度。
壳体可用铸钢件或焊接件，铸钢件整体性能好，但铸件易出现缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷，虽耐磨，但受冲击后易断裂。采用焊接结构韧性好、耐冲击，但需要完善的焊接工艺，提高焊缝的质量，减少箱体的变形。在设计中外牵引和牵引传动部需联接成一个整体，才能抵抗截割阻力、牵引阻力、摩擦阻力保证采煤机的正常运行。其结构有止口、键、楔铁、销等定位形式，用高强度螺栓螺母、防松螺母、液压螺母紧固。根据设计计算和实际经验，对壳体进行有限元分析，找到薄弱环节，进行结构强化。
5、结语
在井下恶劣的环境中，采煤机的外牵引经常发生故障，出现行走失灵的现象，使整台采煤机不能正常运转，严重影响工作面的生产，对采煤机外牵引进行完善的可靠性设计，不仅可以充分发挥装备的优势，降低机械故障率，而且能取得较好的经济效益。
参考文献：
[1]李铎等.现代采掘机械.北京:煤炭工业出版社，2009.5
[2]沈宏毅，刘国华.煤矿机械与维护.徐州:中国矿业大学出版社，2011.8
论文作者:张东鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
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